三江源区高寒草甸退化对土壤养分和土壤酶活性影响的研究

研究了三江源区高寒草甸退化对土壤养分和土壤酶活性造成的影响,结果表明:在极端环境下高寒草甸退化对土壤有机质和全氮含量的影响一致,随着退化程度的加重出现先升高而后降低的现象,重度退化阶段土壤表层含量降低,中下层土壤含量升高;全磷的含量先随着退化加剧降低,在重度退化阶段升高;退化导致土壤全钾含量降低.速效养分含量的变化也不相同:速效氮的含量在轻度和中度退化阶段降低,在重度退化阶段升高;速效磷的含量呈升高趋势;速效钾的含量先升高后降低.草甸退化使土壤脲酶和蔗糖酶活性出现了显著变化(P<0.05),脲酶活性在不同土层间差异显著(P<0.05),蔗糖酶没有表现出土体层次性差异;相关分析表明,高寒草甸的土壤酶活性与营养成分含量之间相关不显著.     

科尔沁沙质草地不同水热梯度土壤胞外酶活性

土壤胞外酶被认为是有机质分解的直接因素，而草地生态系统脆弱且对气候变化敏感。全球变化背景下胞外酶活性在沙质草地土壤碳和养分循环过程中扮演重要角色。本研究以水热梯度明显的科尔沁沙质草地为研究对象，探究区域水热梯度变化对沙质草地土壤胞外酶活性(EEA)的影响规律及环境因子与EEA的相关关系。酶活性测定包括参与土壤碳循环的纤维素酶及参与氮循环的脲酶与碱性蛋白酶。结果表明：1)随着温度升高(2.1～6.4℃)，土壤脲酶活性先升高后降低，但随着降水减少(451.1～370.0 mm)，脲酶活性先降低后升高。温度升高显著增加了土壤碱性蛋白酶活性(P<0.05)，降水减少显著降低了碱性蛋白酶活性(P<0.05)。此外温度和降水条件变化对土壤纤维素酶活性无显著影响(P>0.05)。2)土壤脲酶活性与电导率、含水率、极细砂及黏粉粒含量呈显著正相关关系(P<0.05)，与土壤温度、中粗砂、细砂含量呈负相关；土壤纤维素酶活性与含水率呈正相关关系，与土壤温度呈负相关关系；土壤碱性蛋白酶活性与含水率呈显著正相关关系(P<0.05)，与土壤温度呈负相关关系。3)土壤含水率、温度、黏粉...     

放牧干扰对贝加尔针茅草原土壤微生物与土壤酶活性的影响

以贝加尔针茅草原为目标,研究不同程度的放牧干扰对草地土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤养分和土壤呼吸的影响及其相互关系,旨在为贝加尔针茅草原生态系统的保护、恢复及重建提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,土壤微生物总数量显著降低(P<0.05);各放牧区土壤微生物数量均表现为:细菌>固氮菌>放线菌>真菌;垂直分布为0~10 cm>10~20 cm;随着放牧强度的增加,土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、磷酸酶均显著降低(P<0.05);0~10 cm土层的土壤酶活性均高于10~20 cm;土壤养分含量、土壤含水量随着放牧强度的增加亦显著降低(P<0.05);土壤pH、土壤容重则逐渐增加,在不同放牧压力处理条件下差异显著(P<0.05)。相关分析表明,土壤酶活性与土壤微生物数量、土壤养分含量密切相关,放牧干扰条件下土壤中真菌数量与脲酶活性呈显著正相关(P<0.05),固氮菌数量与脲酶活性达到极显著正相关(P<0.01),转化酶和磷酸酶与土壤全磷含量呈显著正相关(P<0.05)。     

不同载畜率对荒漠草原三种土壤酶活性的影响

以内蒙古短花针茅荒漠草原为对象,对不同载畜率下(轻度放牧、中度放牧、重度放牧)三种土壤酶(脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶)活性进行分析,并探讨植物群落生物量以及土壤pH值、有机质、全氮、全磷含量等环境因子与土壤酶的相互作用。结果表明,三种土壤酶活性随载畜率增加呈降低趋势,脱氢酶活性在禁牧区(197.51μgTPF/g·h)最高,脲酶活性在轻度放牧区(40.64mgNH+4-N/g·h)和重度放牧区(40.78mgNH+4-N/g·h)最高,磷酸酶活性在轻度放牧区(53.93μgphenol/g·h)最高;脱氢酶和脲酶活性在中度和重度放牧区不同土层内有显著差异(P<0.05),0~10cm土层酶活性高于10~20cm土层;不同载畜率下磷酸酶活性0~10cm土层高于10~20cm;三种酶之间相关性较低,但三种酶皆与环境因子有着密切联系。     

尕海湿地区沼泽草甸退化对土壤氮转化酶活性的影响

为探讨高寒湿地退化对土壤氮转化酶活性的影响,以青藏高原东缘尕海湿地未退化（ND）、轻度退化（LD）、中度退化（MD）和重度退化（HD）4种不同退化程度0~40 cm土层沼泽草甸为研究对象,研究不同退化与土层中土壤氮转化酶（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶）活性的变化特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明：1）随沼泽草甸退化程度加剧,土壤含水量、全氮、铵态氮和微生物生物量氮含量均显著降低,土壤温度与硝态氮含量却显著增加。2）随退化程度加剧,各土层土壤脲酶活性增加、蛋白酶活性降低,且仅在20~40 cm土层存在显著差异;硝酸还原酶活性增加、亚硝酸还原酶活性降低,在0~20 cm土层存在显著差异。3）各退化程度中,土壤脲酶、蛋白酶、亚硝酸还原酶活性均随土层深度的增加而显著下降,硝酸还原酶活性仅在HD显著下降。4）退化程度和土层对4种土壤氮转化酶活性均存在显著影响,且对土壤硝酸酶和亚硝酸还原酶活性存在显著交互作用。5）冗余分析表明土壤含水量对土壤氮转化酶活性变化的贡献率高达67.1%,其是驱动尕海沼泽草甸退化演替过程中土壤氮转化酶活性变化的主导因素。研究结果可为高寒湿地生态系统退化中的土壤酶活性变化规律提供理论依据。     

放牧强度对土壤物理性状和速效养分的影响

在东北三江平原放牧季6月中旬～9月中旬,设置3个放牧强度即轻度(0.87头牛/hm2),中度(1.42头牛/hm2)和重度(1.94头牛/hm2),以不放牧作为对照,观测不同放牧强度对小叶章草地土壤物理性状和速效养分变化的影响。2010年放牧结果表明:放牧对土壤浅层物理性状产生影响,对土壤深层性状影响微弱。重度放牧强度下土壤含水量0～10cm最低,为42.84%,并与其他放牧处理产生差异(P<0.05);放牧对土壤容重的影响主要体现在0～5cm的土层,与对照相比放牧处理对土壤容重略有增加趋势,放牧对土壤深层容重不能产生显著影响(P>0.05);家畜对土壤有夯实作用,土壤孔隙度随放牧强度增加而降低,重度放牧土壤孔隙度最低,与对照相比降10.8%并与其产生显著差异(P<0.05)。放牧对土壤速效养分的影响表现在,重度放牧降低0～10cm的土层速效氮含量,其他放牧强度对小叶章草地土壤速效氮的影响微弱,各放牧处理间差异不显著(P>0.05);不同放牧强度与对照相比对速效磷含量影响微弱;土壤速效钾含量随放牧强度增加而降低,轻度、中度、重度分别较对照下降1.72%,3.8%和8.2%,但差异不显著(P>0.05),表明放牧对小叶章草地土壤速效养分含量影响微弱。     

放牧强度对内蒙古温性草甸草原土壤碳、氮及其转化的影响

在锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗温性草甸草原研究不同放牧强度(禁牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)对土壤含水量、容重、全碳、全氮、全磷、总有机碳和硝态氮含量的影响及土壤碳、氮转化特征。结果表明：(1)随着放牧强度增加,温性草甸草原地下生物量呈现下降趋势,表层(0～10cm)土壤容重降低,而深层(10～40cm)土壤容重增加;(2)轻度放牧导致土壤全碳、全氮和全磷含量增加;放牧导致总有机碳和硝态氮向深层土壤的转移量增加,总有机碳含量在轻度放牧和中度放牧呈增加、重度放牧呈降低的变化趋势;表层(0～10cm)土壤硝态氮含量极显著增加,重度放牧其含量最高,深层(10～40cm)土壤养分含量均为重度放牧最高;(3)随放牧强度增加,土壤容重、总有机碳、硝态氮含量、碳氮比、碳磷比和氮磷比与其他指标相关性增加。综上,随着放牧强度的增加,轻度和中度放牧对温性草甸草原土壤碳、氮的影响较大,重度放牧时呈稳定或下降趋势。     

荒漠草原不同放牧强度下土壤酶化学计量特征的研究

为探讨不同放牧强度对土壤酶活性及其化学计量比的影响,本研究依托于内蒙古农牧科学研究院长期放牧平台(2004年开始放牧),每个区组内设置4个不同放牧强度：重度(Heavy grazing, HG)、中度(Moderate grazing, MG)、轻度放牧区(Light grazing, LG)和对照区(Contral, CK),各小区放牧羊的数量分别为12,8,4,0只,于2021年5月利用土钻法进行野外取样,室内分析土壤理化性质、土壤微生物生物量、土壤酶活性及其化学计量特征。结果表明：随放牧强度增加,土壤理化性质,养分含量及其化学计量特征发生显著变化(P<0.05)。土壤微生物养分含量及与C(αG、βG)、N(NAG、LAP)、P(ALP)相关的5种酶活性均随放牧强度增加而降低。随放牧轻度增加,向量长度(Vectoe Lengh)和向量夹角(Vectoe Angle)均显著增加,与C、N、P循环相关的5种土壤酶活性及其化学计量比显著降低(P<0.05)。荒漠草原受C、N限制,且放牧强度越大限制越严重。     

高寒草地退化对土壤碳氮磷及酶活性的影响

【目的】土壤碳氮磷元素是支撑高寒草地生态系统的关键,高寒草甸退化会改变土壤养分含量及分布规律,明确高寒草甸退化对土壤关键养分碳氮磷含量及其与酶活性之间相关性的影响可为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。【方法】以东祁连山围封草地（FG）为对照,对轻度（LD）、中度（MD） 和重度（SD）退化高寒草甸土壤有机碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量,以及土壤碳氮磷转化相关的过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性进行研究。【结果】相比 FG,退化基本导致高寒草甸土壤的有机碳含量升高,SD 0~10 cm 土层有机碳含量最高,为 82. 1 g/kg;退化导致过氧化氢酶活性表现出下降的趋势,围封草地 20~30 cm 土层的过氧化氢酶活性最高,为 23. 35 mg/g,LD 10~20 cm 土层的过氧化氢酶活性最低,为 20. 90 mg/g。退化导致土壤全氮含量降低,有效氮含量和脲酶活性显著升高,SD 草地有效氮含量和脲酶活性均最高,分别为 649 mg/k 和 3. 47 mg/g,脲酶活性在 FG 和 SD 随土层加深而升高,但在 MD 和 SD 随土层加深而降低。4 种类型草地全磷的变化范围为 0. 18~0. 22 g/kg,退化对 0~ 10 cm 土层的全磷含量没有显著影响,而使 0~10 cm 土层,LD 和 MD 的有效磷含量分别增加了 152% 和 60%,而 SD 降低了 32%,0~30 cm 土层碱性磷酸酶活性升高,变化范围为 0. 52~0. 62 mg/g。相关性分析表明,围封草地土壤有机碳与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而轻度和重度退化未表现出有相关性;围封草地土壤全氮、有效氮含量与脲酶活性均没有相关性,而轻度和中度退化高寒草甸的脲酶活性与土壤有效氮含量存在显著正相关性;围封草地的土壤全磷、有效磷含量与碱性磷酸酶活性均成呈显著正相关,而退化草地未表现出明显的相关性。【结论】高寒草甸退化后改变了其关键养分与其相关酶活性之间的相关性,重度退化高寒草甸恢复中应考虑土壤磷素的投入。     

贝加尔针茅草原植物多样性及土壤养分对放牧干扰的响应

以贝加尔针茅(Stipa baicalensis Roshev.)草甸草原为研究对象,研究不同强度放牧干扰对贝加尔针茅草原群落植物多样性、土壤理化性状及养分特征的影响。结果表明:随着放牧强度的增加,群落物种数、植物多样性和植被盖度均显著降低;放牧干扰对土壤理化性状的影响主要表现在,随着放牧强度的增加,土壤容重升高,土壤含水量减小,重度放牧草地土壤容重增加到1.35g/cm³,含水量仅为12.37%;放牧导致土壤有机碳格局发生改变,轻度放牧下表层(0-10cm)土壤有机碳含量逐渐降低,但有机碳向深层土壤的转移量增加,深层土壤(10-20cm、20-30cm)有机碳含量均显著高于其它样地,且整个剖面土壤有机碳含量较对照样地提高了7.19%。土壤全氮含量(0-10cm、10-20cm)在轻度放时有所增加,中度放牧全氮含量显著高于其它样地,全磷含量除了在重度放牧时显著降低,在其它样地间均无显著差异。研究表明植物多样性、地上地下生物量的增加及土壤有机碳格局的改变是贝加尔针茅草原对轻度放牧干扰的一种响应,而重度放牧,草地植物多样性减少、植被盖度降低、土壤物理性状发生改变、养分资源趋于匮乏,草地出现退化的迹象。     

围封条件下荒漠草原两种植物群落土壤理化性状与酶活性的研究

围栏封育是退耕还林还草工程措施之一,不仅有助于草场植被的恢复,也有助于土壤特性的改善。以宁夏盐池县荒漠草原沙芦草群落和苦豆子群落为研究对象,通过对土壤基本理化性状及4种常见土壤酶活性的测定,研究围封内外两种植物群落的土壤理化性状与酶活性的变化特征。结果表明:1)较围栏外,围栏内的沙芦草群落0~10cm土壤含水量、全氮、全磷均显著提高,土壤容重、pH值、碱解氮和速效磷含量显著降低,10~20cm和20~40cm土层的土壤理化性状之间无显著差异;苦豆子群落除土壤容重显著降低外,围封显著提高了土壤含水量、pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量。2)围栏内沙芦草群落中土壤脲酶活性显著降低,而土壤蔗糖酶活性在表层(0~10cm)显著提高,过氧化氢酶和磷酸酶活性变化不显著;苦豆子群落围栏内土壤磷酸酶活性显著降低,蔗糖酶和脲酶的活性显著提高,过氧化氢酶活性变化不显著。3)两种植物群落中的土壤酶活性与土壤理化性状之间的相关性不同。苦豆子群落中土壤蔗糖酶活性、土壤脲酶活性与土壤养分之间均极显著正相关(P<0.01),而磷酸酶活性与之呈负相关关系;沙芦草群落中脲酶活性与土壤有机碳、全磷、速效磷含量均为极显著正相关关系(P<0.01),而过氧化氢酶活性与土壤有机碳、全氮、碱解氮含量之间呈显著正相关关系(P<0.05)。研究证实,围封尽管能够增加2种植物群落的表层土壤(0~10cm)含水量和土壤养分,但对4种土壤酶活性的影响没有表现出明显的规律性。     

草地生态系统土壤酶活性研究进展

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演着重要角色,研究土壤酶活性对于探讨草地生态系统结构、功能及其可持续发展有着重要的意义。土壤酶的研究历经20世纪50年代以前的奠定时期,20世纪50-80年代的迅速发展时期和20世纪80年代以后与其他学科相互渗透的时期。土壤酶主要来源于土壤微生物,分为六大类,即氧化还原酶、水解酶、转移酶、裂合酶、连接酶和异构酶。本研究总结了不同退化程度、施肥、放牧、土壤微生物、季节变化等因素对草地生态系统土壤酶活性的影响,结果表明,随着退化程度的加重,土壤酶活性呈降低趋势;施肥在一定程度上能增强土壤酶活性;轻度放牧会使土壤酶活性增加,重度放牧会使土壤酶活性降低;土壤微生物与土壤酶活性呈显著正相关关系;土壤酶活性随季节变化有一定的规律性波动。最后,本研究对青藏高原高寒草甸生态系统的退化、恢复和治理与土壤酶活性关系的研究发展前景进行了展望。
关键词：草地生态系统;土壤;酶活性     

青藏高原高寒草甸不同围栏年限土壤酶化学计量特征

为探究土壤酶活性和酶计量比的变化特征及影响机制，本试验以青藏高原若尔盖高寒草甸为对象，研究了围栏2，4，6，8和10年自然恢复条件下土壤理化性质和酶活性差异性规律。结果表明：随着恢复年限的增加，与碳（carbon，C）循环密切相关的β-葡萄糖苷酶、与氮（nitrogen，N）循环密切相关的N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶以及与磷（phosphorus，P）循环密切相关的碱性磷酸酶活性均呈现增加趋势；围栏8年时，土壤C：N酶活性比特征值下降，C：P酶活性比特征值上升，前者与土壤含水量和pH值呈显著负、正相关关系（P<0.05），后者与土壤有机碳显著负相关（P<0.05）。整体而言，严重沙化的高寒草甸，在围栏封育过程中受N养分限制，在围栏6~8年时，与养分循环相关的酶活性对植被特征和土壤属性的响应敏感。     

荒漠草原植物和土壤碳氮养分含量对不同载畜率的响应

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,基于围封19年的长期放牧试验平台,设置4个载畜率水平,分别为对照(CK)0、轻度放牧(LG)0.91、中度放牧(MG)1.82、重度放牧(HG)2.71羊单位·(hm²·0.5a)^-1,测定并分析2021年8月植物生长高峰期优势植物及土壤的碳、氮养分含量。结果表明：与对照相比,载畜率的增加降低植物香农维纳指数、辛普森指数;轻度、中度和重度载畜率显著降低植物碳库氮库。随着载畜率增大,土壤铵态氮含量在中度载畜率时含量最高;与对照相比,重度载畜率显著增加土壤硝态氮含量,显著降低土壤全碳、全氮和土壤有机碳含量;中度和重度载畜率显著增加了土壤的pH值。表明在荒漠草原,高载畜率会降低植物多样性水平和碳、氮养分归还能力,增加土壤碳、氮含量的流失,进而造成了土壤全碳、全氮含量的降低,有机碳的累积转化受阻。     

青藏高原高寒草原放牧方式对植被、土壤及微生物群落的影响

为探究牦牛、藏羊六种不同组合放牧对土壤微生物群落结构的影响，本试验选择青藏高原高寒草原为研究对象，基于基因组扩增子技术，分析相同放牧强度不同放牧方式下植被、土壤以及土壤微生物的差异。研究结果显示，放牧显著降低植被地上生物量，其中豆科生物量降幅达到90.9%，放牧对植被地下生物量以及盖度影响较小。土壤有机质、全氮、全磷含量在牛、羊混合放牧下增加，在牛、羊单牧下降低；各放牧方式对土壤真菌Shannon指数、Simpson指数和pielou指数均没有显著影响，单牛放牧增加真菌Chao1指数和细菌的Shannon指数，而单羊放牧和混合放牧均降低细菌多样性指数；放牧显著降低了真菌担子菌门比例，不同放牧方式对细菌门水平丰度影响不大。本研究结果表明相同放牧强度下，不同牛、羊放牧组合对草地植被指标的影响差异不大，但显著改变了土壤养分含量、土壤细菌和真菌的群落组成，相比牛、羊单牧，牛羊混合放牧有助于提高土壤碳氮磷含量。     

典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化研究

选取不同围封年限的生长季围封恢复草地为研究对象,开展典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化的研究,探讨土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分的相关性。结果表明:与自由放牧草地相比,围封7年、10年、13年和20年的草地,其土壤0~30 cm土层细菌、放线菌和真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性增强,土壤微生物量碳、氮含量显著增加(P<0.05),且随围封年限的延长呈增加的变化趋势。典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分呈基本一致的变化规律,三者成密切的正相关关系。     

围封与放牧对土壤微生物和酶活性的影响

以阿拉善高原微温干旱温带半荒漠类草地为对象,研究了围封与放牧对土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的影响,旨在为荒漠区退化草地的恢复与重建提供科学依据。结果表明,1）围封与放牧地土壤微生物量碳含量无显著差异（P＞0.05）,而围封样地内土壤微生物量氮含量显著高于放牧样地（P＜0.05）,从而使得其土壤微生物量碳氮比显著低于放牧样地,且围封与放牧条件下不同土层的土壤微生物量碳、氮含量变化规律均为表层（0~10 cm）土壤高于下层（10~20 cm）土壤。2）围封样地表层土壤脲酶和碱性磷酸酶的活性均高于放牧样地,下层土壤的碱性磷酸酶的活性也高于放牧样地,而脲酶活性则显著低于放牧样地。对于土壤蔗糖酶活性,围封样地仅下层土壤显著高于放牧样地,而表层土壤无差异。另外,围封和放牧条件下3种酶的活性在不同土层间的高低规律也不一致。3）围封与放牧条件下土壤微生物量碳和氮含量与土壤酶活性的关系表现不同,围封条件下,仅土壤微生物量碳含量与土壤脲酶活性呈显著正相关,而与土壤蔗糖酶活性呈显著负相关。放牧条件下,土壤微生物量碳和氮均与土壤脲酶活性呈显著负相关,而与蔗糖酶和碱性磷酸酶活性呈显著正相关。另外,土壤微生物量碳氮比与脲酶活性在放牧条件下也呈显著正相关性。     

围封和放牧对退化盐碱草地 土壤碳、氮、磷储量的影响

通过时间序列上围封和放牧的对比,研究了退化盐碱草地土壤碳、氮、磷储量及其变化与放牧管理的关系。结果表明,持续放牧5、6、8年后退化草地地上生物量分别降低了10.3%、52.6%和80.7%;而围封5、6、8年后地上退化草地地上生物量分别增加了33.9%、72.4%和92.2%;地下生物量对放牧管理的响应趋势与地上生物量相同。持续放牧增加了土壤pH和容重,降低了土壤养分浓度;围封对土壤pH、容重和土壤养分浓度的作用与放牧相反。围封后,表层土壤有机碳和总磷储量逐渐增加,总氮储量先降低后增加。然而放牧下,表层土壤碳、氮、磷储量均表现为先增加后降低。由于土壤容重的降低,封育5年后,围封地土壤碳、氮、磷储量要低于放牧地。土壤碳储量的变化对地上生物量的变化响应显著,因此,地上植被的变化能作为土壤碳储量有效的指示因子。     

围封年限对典型草原土壤微生物及酶活性的影响

选取不同围封年限的生长季围封恢复草地为研究对象,开展典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性变化规律的研究,探讨土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分的相关性,结果表明:(1)与自由放牧草地相比,围封7、10、13、20年,土壤0～30cm土层细菌、放线菌、真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶活性增强,土壤微生物量碳、氮含量显著增加(P<0.05),且随围封年限的延长呈增加的变化趋势。(2)典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分呈基本一致的变化规律,三者呈密切的正相关关系,以土壤真菌数量、微生物量碳、氮含量与草地植被及土壤养分含量间的相关关系最为显著,其相关系数均达显著水平(P<0.05)。